本文關(guān)鍵詞：地震波場正演與集合震源編碼全波形反演算法　出處：《清華大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：全波形反演(FWI)是地震勘探的研究前沿,在石油、天然氣勘探和地殼研究等領(lǐng)域具有重大應(yīng)用前景。FWI計(jì)算量巨大,其中絕大部分用于地震波場正演,提高正演的精度與計(jì)算效率的需求非常迫切。同時(shí),FWI成像效果嚴(yán)重受制于初始模型和數(shù)據(jù)噪音,有效克服二者的影響意義十分重要。本文提出三種高效高精度地震波場正演有限差分算法和一種具備大收斂域和強(qiáng)抗噪能力的全波形反演算法。內(nèi)容主要包括:(1)提出一種標(biāo)量波動(dòng)方程正演的波數(shù)域優(yōu)化近似解析離散方法(DMNAD)。采用位移及其梯度共同重構(gòu)波場,通過最小化空間偏導(dǎo)數(shù)波數(shù)域誤差,構(gòu)造優(yōu)化空間差分算子,并用于標(biāo)量波動(dòng)方程。能在粗網(wǎng)格下有效壓制數(shù)值頻散。三維聲波方程中,庫朗數(shù)為0.4,每最小波長不小于2個(gè)采樣點(diǎn)時(shí),最大相對(duì)數(shù)值相速度誤差僅3.21%。有效壓制數(shù)值頻散的前提下,計(jì)算時(shí)間分別是4階和24階Lax-Wendroff修正法(LWC4和LWC24)以及4階交錯(cuò)網(wǎng)格法(SG)的11.2%,34.7%和11.5%。(2)提出一種標(biāo)量波動(dòng)方程正演的時(shí)空域優(yōu)化近似解析離散方法(TSNAD)。同時(shí)考慮時(shí)空誤差,構(gòu)造最小化數(shù)值相速度誤差的定系數(shù)差分算子,并引入數(shù)值穩(wěn)定性修正。有效壓制數(shù)值頻散的同時(shí),避免隨波速變化反復(fù)載入差分系數(shù),并能使用較大的時(shí)間步長,提高計(jì)算效率。與DMNAD相比,當(dāng)相速度誤差界為0.1%,庫朗數(shù)為0.1時(shí),可用最大網(wǎng)格步長提升3.1%,三維聲波方程中,有效壓制數(shù)值頻散的前提下,計(jì)算時(shí)間降低13.8%。(3)提出一種彈性波方程正演的正則化波數(shù)域優(yōu)化算法(RDRP)。考慮多傳播方向,通過最小化波數(shù)域誤差二范數(shù),構(gòu)造逼近混合偏導(dǎo)數(shù)的優(yōu)化空間差分算子。引入自適應(yīng)正則化因子,克服優(yōu)化問題的病態(tài)性。有效壓制數(shù)值頻散的前提下,三維各向同性介質(zhì)彈性波方程中,算子半徑為6時(shí),計(jì)算時(shí)間為差分形式完全一致,僅有系數(shù)區(qū)別的LWC12的56.8%。(4)提出一種集合震源編碼全波形反演算法(En FWI)。通過集合卡爾曼濾波(En KF),以可行計(jì)算代價(jià)近似完全反演,并實(shí)現(xiàn)背景場協(xié)方差非線性演變。采用正則化震源編碼全波形反演,改進(jìn)模型參數(shù)樣本張成空間低秩近似的表示能力。采用En KF優(yōu)化各向異性正則化因子,利用介質(zhì)層狀特征改進(jìn)反演效果。數(shù)值實(shí)驗(yàn)表明,EnFWI較傳統(tǒng)FWI具備較大收斂范圍、較強(qiáng)抗噪能力和較低計(jì)算代價(jià)。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P631.4

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1 王薇;韓波;唐錦萍;;地震波形反演的稀疏約束正則化方法[J];地球物理學(xué)報(bào);2013年01期

2 胡光輝;賈春梅;夏洪瑞;賀劍波;宋林;沈忠秋;;三維聲波全波形反演的實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證[J];石油物探;2013年04期

3 C. Bunks;多尺度地震波形反演[J];石油物探譯叢;1996年05期

4 楊勤勇;胡光輝;王立歆;;全波形反演研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];石油物探;2014年01期

5 丁繼才;常旭;劉伊克;汪長永;;反射地震數(shù)據(jù)的逐層波形反演[J];地球物理學(xué)報(bào);2007年02期

6 肖盈;薛明星;賀振華;黃德濟(jì);;高斯—牛頓法與梯度法波形反演比較研究[J];內(nèi)蒙古石油化工;2008年18期

7 孫曉琳;高建;薛冰;;拉普拉斯域頻變衰減常數(shù)波形反演方法[J];山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年01期

8 汪超;趙偉;高靜懷;;一種用于波形反演的改進(jìn)差分進(jìn)化算法[J];石油地球物理勘探;2012年02期

9 楊午陽;王西文;雍學(xué)善;陳啟燕;;地震全波形反演方法研究綜述[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2013年02期

10 劉璐;劉洪;張衡;崔永福;李飛;段文勝;彭更新;;基于修正擬牛頓公式的全波形反演[J];地球物理學(xué)報(bào);2013年07期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳永芮;李振春;張凱;;一種改進(jìn)的正則化——測(cè)井約束全波形反演方法[A];中國地球物理2013——第十九專題論文集[C];2013年

2 王一博;常旭;劉伊克;;多尺度波形反演方法[A];中國地球物理2010——中國地球物理學(xué)會(huì)第二十六屆年會(huì)、中國地震學(xué)會(huì)第十三次學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2010年

3 盧回憶;劉伊克;常旭;;波形反演多尺度方法研究[A];中國地球物理學(xué)會(huì)第二十七屆年會(huì)論文集[C];2011年

4 孟鴻鷹;劉貴忠;;地震波形反演的小波多尺度分解方法[A];1996年中國地球物理學(xué)會(huì)第十二屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1996年

5 盧回憶;劉伊克;常旭;白蘭淑;;彈性介質(zhì)多尺度全波形反演方法研究[A];中國地球物理2013——第二十二專題論文集[C];2013年

6 丁繼才;常旭;劉伊克;汪長永;;反射地震數(shù)據(jù)的逐層波形反演[A];中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所2007學(xué)術(shù)論文匯編(第四卷)[C];2008年

7 劉璐;劉洪;張衡;崔永福;李飛;段文勝;彭更新;;基于修正擬牛頓公式的全波形反演[A];中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所2013年度（第13屆）學(xué)術(shù)論文匯編——油氣資源研究室[C];2014年

8 吳建平;明躍紅;;區(qū)域地震波形反演及其在川滇地區(qū)的應(yīng)用[A];中國地球物理學(xué)會(huì)年刊2002——中國地球物理學(xué)會(huì)第十八屆年會(huì)論文集[C];2002年

9 何樵登;周輝;;人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在地震波形反演中的應(yīng)用[A];1995年中國地球物理學(xué)會(huì)第十一屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1995年

10 李志曄;李振春;張凱;;基于共散射點(diǎn)道集的全波形反演[A];中國地球物理2013——第二十二專題論文集[C];2013年

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1 郭振波;彈性介質(zhì)波形反演方法研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

2 陳宇澍;地震波場正演與集合震源編碼全波形反演算法[D];清華大學(xué);2015年

3 韓淼;深水區(qū)地震全波形反演策略與應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2014年

4 秦寧;地震走時(shí)層析與波形反演方法研究[D];中國石油大學(xué)（華東）;2013年

5 吳俊軍;跨孔雷達(dá)全波形層析成像反演方法的研究[D];吉林大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 陳永芮;時(shí)間域全波形反演方法研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

2 于長澎;地層吸收系數(shù)的全波形反演研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2011年

3 李揚(yáng);粘彈性地震波形反演的多尺度全變差正則化方法[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

4 陳章;疊前全波形反演方法研究[D];電子科技大學(xué);2012年

5 崔鑓曉;淺海水體一維全波形反演研究[D];中國海洋大學(xué);2014年

6 鄧武兵;基于混合采集技術(shù)的頻率域全波形反演研究[D];吉林大學(xué);2012年

7 張偉;GPU/CPU協(xié)同并行計(jì)算全波形反演理論及應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2014年

8 張瑩;基于壓縮感知和稀疏反演的低頻補(bǔ)償方法研究[D];吉林大學(xué);2013年

9 薛明星;波動(dòng)方程疊前偏移與波形反演研究[D];成都理工大學(xué);2008年

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